Geschwindigkeitsprofil eines Sprinters

Adressatenkreis:
Schüler
Materialtyp:
Schülerexperiment mit der ganzen Klasse am Sportplatz
Lehrplanbezug:
Kräfte -> Grundgrößen der Kinematik -> Geschwindigkeit
Geschwindigkeitsprofil eines Sprinters
Benötigte Materialien:
•
Starterklappe
•
Mindestens 10 Stoppuhren
Erstellt mit Hilfe von 10 Stoppuhren ein „Geschwindigkeitsprofil“ eines Mitschülers oder einer
Mitschülerin beim 100 m Lauf:
Jeweils nach 10 m, 20 m, 30 m... werden die Zeiten vom Start bis zum jeweiligen Standort
der Stoppuhr gemessen (falls genügend Stoppuhren zur Verfügung stehen, können an jedem
Messpunkt 2 Schüler/innen stoppen, um durch Mittelwertbildung die Messfehler zu
verringern).
•
Berechnet daraus jeweils die mittleren Geschwindigkeiten zwischen 2 Messpunkten.
•
Erstellt ein Säulendiagramm (Abszisse: Entfernung vom Startpunkt; Ordinate: Mittlere
Geschwindigkeit) – Dies ist euer Geschwindigkeitsprofil.
kinematik_1.doc
ISB – AK „Neue Schwerpunkte im Physikunterricht“
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Adressatenkreis:
Schüler
Materialtyp:
experimentelle Hausaufgabe
Lehrplanbezug:
Kräfte → Grundgrößen der Kinematik → Geschwindigkeit
Abschätzung von Geschwindigkeiten
Bestimme die Geschwindigkeit eines Fahrrad- oder Rollschuhfahrers, eines vorbeifahrenden
Autos, eines fliegenden Vogels oder einer schleichenden Katze:
Schätze dazu jeweils die Strecke ab, die in 1 s zurückgelegt wird, oder beobachte die
Bewegung über eine Strecke, deren Länge dir bekannt ist, und miss die dafür benötigte Zeit
mit deiner Armbanduhr.
Quelle: Deger et al., Galileo 8 – Das anschauliche Physikbuch, Oldenburg, 1998, S.40
kinematik_1.doc
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Adressatenkreis:
Materialtyp:
Lehrplanbezug:
Schüler
Schülerversuch
Kräfte → Grundgrößen der Kinematik → Geschwindigkeit
Messung der Schallgeschwindigkeit
Material:
mehrere Stoppuhren, Starterklappe
Durchführung:
a) Ein Schüler betätigt auf der Startlinie der 100-m-Strecke die Starterklappe. Die anderen
stehen an der Ziellinie und starten ihre Stoppuhren, wenn sie die Klappe
zusammenschlagen sehen, und stoppen die Uhren, wenn sie den Knall hören.
b) Bessere Ergebnisse liefert das folgende Verfahren:
Auf Kommando eines Schülers starten alle Schüler ihre Uhren gleichzeitig. Jetzt drehen
sich die Schüler einer Gruppe so, dass sie den Signalgeber sehen können, der möglichst
weit weg stehen soll (100 m oder weiter). Die Schüler der zweiten Gruppe drehen sich so,
dass sie den Signalgeber nicht sehen. Erst jetzt schlägt der Signalgeber die Starterklappe
und die erste Gruppe stoppt ihre Uhren, wenn sie die Klappe zusammenschlagen sieht.
Die Schüler der zweiten Gruppe stoppen die Uhren, wenn sie den Knall hören. Die
Laufzeit des Schalls ergibt sich jetzt aus der Differenz der beiden gestoppten Uhrzeiten.
Auswertung:
Berechne aus den jeweiligen Messwerten die Schallgeschwindigkeit und diskutiere die
Ergebnisse.
Quelle: Deger et al., Galileo 8 – Das anschauliche Physikbuch, Oldenburg, 1998, S.42
kinematik_1.doc
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Adressatenkreis:
Schüler
Materialtyp:
Aufgabe mit Lebensweltbezug
Lehrplanbezug:
Kräfte -> Grundgrößen der Kinematik -> Geschwindigkeit, Beschleunigung
Beschleunigung eines Autos – Tacho
Peter schaut seinem Vater beim Autofahren über die Schulter und beobachtet dabei den
Tacho. Die folgende Bildsequenz zeigt den Tacho im Abstand von jeweils 4 s.
a) Entnimm den Bildern jeweils die Geschwindigkeit und rechne sie in m/s um.
b) Berechne die Beschleunigung zwischen dem Start und der 4. Sekunde, zwischen der 4.
und der 8. Sekunde, zwischen der 8. und der 12. Sekunde und zwischen der 12. und der
16. Sekunde.
c) Berechne die durchschnittliche Beschleunigung „von 0 auf 100“.
Lösung:
a)
t in s
0
4
8
12
16
v in km/h
0
34
64
86
100
v in m/s
0
9,4
18
24
28
b) Start – 4 s: a =
4 s – 8 s:
a=
9,4 m/s
m
= 2,4
4s
s2
18 m/s - 9,4 m/s
m
= 2,2
4s
s2
8 s – 12 s: a =
24 m/s - 18 m/s
m
= 1,5
4s
s2
12 s – 16 s: a =
28 m/s - 24 m/s
m
= 1,0
4s
s2
c) Start – 16s: a =
kinematik_1.doc
28 m/s
m
= 1,8
16 s
s2
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